(57)【要約】  環境に存在する磁性体等の影響によって、位置検出装置の情報を利用する検査の信頼性が損なわれることを防止し、信頼性の高い検査情報を提供するために、検査対象の生体情報を計測し、当該生体情報を含む画像を形成する生体情報計測部10、12と、前記生体情報計測部及び検査対象の少なくとも一方の位置を検出する磁気式位置検出部50と、前記生体情報計測部および前記磁気式位置検出部50を制御する制御部14とを備え、前記制御部14は、前記磁気式位置検出部50の出力を用いて、前記生体情報計測部が置かれた計測空間の磁場の歪みを計測する環境磁場計測部301を備えたことを特徴とする。
2011052402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の生体情報を計測し、当該生体情報を含む画像を形成する生体情報計測部と、前記生体情報計測部及び検査対象の少なくとも一方の位置を検出する磁気式位置検出部と、前記生体情報計測部および前記磁気式位置検出部を制御する制御部とを備えた検査装置であって、前記磁気式位置検出部の出力を用いて、前記生体情報計測部が置かれた計測空間の磁場の歪みを計測する磁場計測部を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項1に記載の検査装置であって、前記磁気式位置検出部の出力は、前記計測空間に固定された冶具の複数の点の位置情報であり、前記磁場計測部は、検出された前記複数の点の位置情報に基づき、磁場の歪みを計測することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項2に記載の検査装置であって、前記磁気式位置検出部によって検出された前記複数の点の位置情報及び現実の位置情報を表示する表示部を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項2に記載の検査装置であって、検出された前記複数の点の位置情報を用いて前記冶具の各点間の距離を算出し、算出された距離と各点間の現実の距離との比較結果に基づき、磁場の有無を判定する磁場判定部を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項4に記載の検査装置であって、前記磁場判定部の判定結果を音声で報知する報知部を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項1に記載の検査装置であって、前記生体情報計測部が、生体光計測装置、超音波画像診断装置、X線CT装置のいずれかであることを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項1に記載の検査装置であって、多面体からなり、前記多面体を構成する面の少なくとも一部または面と面との接合部の少なくとも一部に、磁気センサの一部が係合するための凹部またはマークを有する磁場計測用冶具を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項1に記載の検査装置であって、円形の底面と前記底面を覆う中空の半球体とからなり、前記底面の中心に磁気センサの一部が係合するための凹部またはマークを備え、前記半球体の頂部に前記磁気センサを挿入するための開口を有する磁場計測用冶具を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項1に記載の検査装置であって、円形の底面と、前記底面に固定され、前記底面に対し垂直であって且つ互いに直交する2つの半円弧を含む面を有する部材とを備え、前記部材は、その円弧に沿って磁気センサを移動させるための溝またはラインが形成されている磁場計測用冶具を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項１０】
生体情報計測装置が置かれる計測空間の磁場を検出するための冶具であって、多面体又は半球体からなり、前記多面体又は前記半球体を構成する面に、磁気センサの一部が係合するための凹部またはマークを備えたことを特徴とする磁場計測用冶具。
【請求項１１】
生体情報計測装置が置かれる計測空間の磁場を検出するために前記生体情報計測装置の演算装置に実行させるためのプログラムであって、前記演算装置に、前記空間に配置された磁気式位置検出装置の駆動を開始するステップ、前記磁気式位置検出装置が検出した、前記計測空間の複数の点の位置情報を取り込み、前記複数の点間の距離を算出するステップ、予め記憶された前記計測空間の複数の点間の現実の距離と、前記算出された距離とを比較するステップ、及び前記現実の距離と前記算出された距離との差が、予め定められた閾値よりも大きいときに当該点間に磁場の歪みが存在すると判定するステップを実行させるプログラム。
【請求項１２】
請求項11に記載のプログラムであって、前記演算装置に、前記判定するステップの後に、判定結果を表示装置に表示させるステップを実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体光計測装置、超音波画像診断装置、X線CT装置などの、検査対象の生体情報を取得し、画像を生成する検査装置に係り、特に生体情報計測部と検査対象との位置関係を確認するための磁気式の位置検出装置を備えた検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体光計測装置等の検査装置では、検査装置と被検体との位置関係を把握するために位置検出装置が用いられる。例えば、生体光計測装置では、検査対象の検査部位例えば頭部にプローブと呼ばれる光ファイバ先端を装着し、検査部位に光を照射するとともに検査部位を透過した光を受光し、受光した光を電気信号に変換した波形から脳の活動部位等を検査する。こうして得られる光計測の結果は、測定位置における光信号の変化を表す情報であり、ヒトの頭部三次元ワイヤフーレム上にマッピングすることにより、直感的にわかりやすい出力画面を提供することができる。このマッピング処理のために、光ファイバ先端位置の把握は必須であり、生体光計測装置と三次元位置検出装置とを組み合わせた技術が開発されている(特許文献1)。【０００３】
光ファイバ位置の把握は、マッピングのみならず、同じ検査対象について、複数の計測を異なる時に計測を行なう場合に、前の計測と同じ条件で計測するためにも必要である。例えば、複数の計測結果を比較する場合、被検体頭部の測定位置が変化しないことが要求され、そのため、頭部に固定した光ファイバ先端位置の記録が必要となる。【０００４】
また超音波画像診断装置においては、超音波を送受信する探触子の位置を三次元位置検出装置で把握しながら、計測を行なうとともに、予め取得していたCT画像などのボリューム画像から、検出された探触子の位置を断面とする断面像を作成し表示させるという技術が開発されている(特許文献2)。【０００５】
更にはインターベンショナル撮影と呼ばれる手術支援技術では、手術中の患者の所望の位置をポインタ等で指定し、そのポインタの位置を三次元位置検出装置で検出し、CTなどの撮像装置でリアルタイムに撮影する技術がある。【０００６】
三次元位置検出装置には、磁気式のほかに光式や機械式のものがあるが、遮蔽物の影響を受けにくく、自由度が高いことから、MRI等の磁場発生装置を持つ画像診断装置以外の検査装置では、磁気式の位置検出装置が多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2001-198112号公報
【特許文献２】特許第3871747号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし磁気式の位置検出装置は、検査装置が置かれる環境自体に磁性体等の磁場に影響を及ぼす物質が存在する場合、測定結果の信頼性が低下し、正確な位置情報を得ることが困難になる。磁場に影響を与える物質は、例えば、検査室の壁や天井などの内部に組み込まれた鉄板であったり、室内に置かれた資材に含まれる鉄材であったりするが、これらは目視では確認しにくいため、その存在に気付かずに計測を行なう可能性がある。そのような場合、例えば生体光計測では、本来の計測部位からずれた3次元ワイヤフーレム上の位置に計測結果がマッピングされることになり、信頼性の高い診断結果を得ることができない。超音波画像診断装置においても、実際に超音波検査により映し出される断面とボリューム画像から切り出された断面とがずれることになり、断面表示の支援機能が損なわれる。【０００９】
本発明は、環境に存在する磁性体等の影響によって、検査結果の信頼性、特に位置検出装置の情報を利用する検査機能が損なわれることを防止し、信頼性の高い検査情報を提供することが可能な検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の検査装置は、磁気式位置検出装置とそれを制御する制御部とを備え、この制御部に検査装置が置かれる環境の磁場を検出する機能を持たせたことを特徴とする。【００１１】
すなわち、本発明の検査装置は、検査対象の生体情報を計測し、当該生体情報を含む画像を形成する生体情報計測部と、前記生体情報計測部及び検査対象の少なくとも一方の位置を検出する磁気式位置検出部と、前記生体情報計測部および前記磁気式位置検出部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記磁気式位置検出部の出力を用いて、前記生体情報計測部が置かれた計測空間の磁場の歪みを計測する磁場計測部を備えたことを特徴とする。【００１２】
具体的には、前記磁気式位置検出部の出力は、前記計測空間に固定された冶具の複数の点の位置情報であり、前記磁場計測部は、検出された前記複数の点の位置情報に基づき、磁場の歪みを計測する。【００１３】
また前記磁場計測部は、検出された前記複数の点の位置情報を用いて前記冶具の各点間の距離を算出し、算出された距離と各点間の現実の距離との比較結果に基づき、磁場の有無を判定する磁場判定部を備える。【００１４】
本発明の磁場計測用冶具は、生体情報計測装置が置かれる計測空間の磁場を検出するための冶具であり、多面体からなり、前記多面体を構成する面の少なくとも一部または面と面との接合部の少なくとも一部に、磁気センサの一部が係合するための凹部またはマークを備える。【００１５】
或いは、円形の底面と前記底面を覆う中空の半球体とからなり、前記底面の中心に磁気センサの一部が係合するための凹部またはマークを備え、前記半球体の頂部に前記磁気センサを挿入するための開口を備える。【００１６】
或いは、円形の底面と、前記底面に固定され、前記底面に対し垂直であって且つ互いに直交する2つの半円弧を含む面を有する部材とを備え、前記部材は、その円弧に沿って磁気センサを移動させるための溝またはラインが形成されている。【００１７】
さらに本発明の磁場計測用プログラムは、生体情報計測装置が置かれる計測空間の磁場を検出するために前記生体情報計測装置の演算装置に実行させるためのプログラムであって、前記演算装置に、前記空間に配置された磁気式位置検出装置の駆動を開始するステップ、前記磁気式位置検出装置が検出した、前記計測空間の複数の点の位置情報を取り込み、前記複数の点間の距離を算出するステップ、予め記憶された前記計測空間の複数の点間の現実の距離と、前記算出された距離とを比較するステップ、及び前記現実の距離と前記算出された距離との差が、予め定められた閾値よりも大きいときに当該点間に磁場の歪みが存在すると判定するステップを実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、生体情報計測装置の制御部が環境磁場計測機能を備えるので、磁場の歪みのない環境で計測を行なうことが可能となり、検査結果の信頼性を向上することができる。【００１９】
また本発明によれば、環境磁場測定用に用意された冶具を用いることにより、磁場計測機能をより簡便に構成することができ、また磁場計測プログラムにより操作者にとって使い勝手のよいGUIを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】生体情報計測装置の一実施形態である光トポグラフィ装置の全体概要を示すブロック図
【図２】磁気式位置検出装置の一実施形態である磁気ユニットの構成を示すブロック図
【図３】検査装置の制御部が実行する磁場計測プログラムを説明するブロック図
【図４】磁場計測に用いられる冶具の第一実施形態を示す斜視図
【図５】磁場計測に用いられる冶具の第二実施形態を示す斜視図
【図６】(a)および(b)は磁場計測に用いられる冶具の第三及び第四実施形態を示す斜視図
【図７】生体光計測の動作フローを示す図
【図８】磁場計測方法の第一実施形態の動作フローを示す図
【図９】図8の実施形態における表示画面例を示す図
【図１０】図8の実施形態における表示画面例を示す図
【図１１】磁場計測方法の第二実施形態の動作フローを示す図
【図１２】図11の実施形態における表示画面例を示す図
【図１３】磁場計測方法の第三実施形態の動作フローを示す図
【図１４】図13の実施形態における表示画面例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の検査装置を、生体光計測装置の一つである光トポグラフィ装置に適用した実施の形態を説明する。
【００２２】
生体光計測装置は、近赤外光を被検体内に照射し、被検体の表面近傍から反射或いは被検体内を通過した光(以下、単に通過光という)を検出し、光の強度に対応する電気信号を発生する装置であり、被検体頭部の通過光を計測することにより脳内血液動態を把握し、それにより脳の活動状況などを計測することができる。光トポグラフィ装置は、複数の位置から光の照射を行なうとともに複数の位置で通過光を計測し、これら複数の位置を含む比較的広い領域から信号を得て、分布図として表示する装置である。
【００２３】
図1に、このような光トポグラフィ装置の全体概要を示す。この光トポグラフィ装置は、図1に示すように、主に、近赤外光を照射する光源部10と、通過光を計測し、電気信号に変換する光計測部12と、光源部10及び光計測部12の駆動を制御する制御部14と、表示部36等を備えている。
【００２４】
光源部10は、所定の波長の光を放射する半導体レーザ16と、半導体レーザ16が発生する光を複数の異なる周波数で変調するための変調器を備えた複数の光モジュール18とを備え、各光モジュール18の出力光はそれぞれ照射用光ファイバ20を介して被検体22の所定の計測位置例えば頭部に照射される。被検体22からの通過光は検出用光ファイバ26により光計測部12に誘導される。これら照射用光ファイバ20及び検出用光ファイバ26を被検体22の計測位置に固定するために、プローブホルダ23が被検体22に取り付けられており、複数の照射用光ファイバ20と検出用光ファイバ26はプローブホルダ23の各設置位置(穴部)に着脱可能に固定される。
【００２５】
計測に用いられる光の波長は、生体内の注目物質の分光特性により異なるが、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度から酸素飽和度や血液量を計測する場合には600nm〜1400nmの波長範囲の光の中から1あるいは複数の波長を選択して用いる。具体的には、光源部10は、2種類の波長、例えば780nm及び830nmの光を発生するように構成され、これら2波長の光は合成され1つの照射位置から照射される。
【００２６】
光計測部12は、複数の計測位置から検出用光ファイバ26を介して誘導された通過光をそれぞれ光量に対応する電気量に変換するフォトダイオード等の光電変換素子28と、光電変換素子28からの電気信号を入力し、光照射位置に対応した変調信号を選択的に検出するロックインアンプ30と、ロックインアンプ30の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換器32とからなる。
【００２７】
ロックインアンプ30は、光照射位置とこれら2波長に対応した変調信号を選択的に検出する。光照射位置と検出位置との間の点(計測点)の数の2倍のチャンネル数の光量変化信号が得られる。この信号は、計測対象がヘモグロビンの場合、ヘモグロビン量の変化に相当する信号であり、ヘモグロビン量変化信号と呼ばれる。
【００２８】
また、光トポグラフィ装置は、デジタル信号に変換されたヘモグロビン量変化信号を処理し、チャンネル毎にグラフや、それぞれのヘモグロビン量変化信号をチャンネル毎に補間した2次元画像若しくは3次元画像を作成する信号処理部34と、被検体22の頭表画像、脳表画像、計測点などを作成する参照画像作成部42と、信号処理部34の処理結果や、頭表画像、脳表画像、計測点などを表示する表示部36と、信号処理部34や参照画像作成部42の処理に必要なデータや処理結果を記憶するための記憶部38と、装置の動作に必要な種々の指令を入力するための入出力部40を備えている。なお記憶部38は、制御部14に付属するハードディスクの他、磁気ディスク、光ディスク、その他種々の可搬媒体も含む。
【００２９】
さらに、光トポグラフィ装置は、各光ファイバ20、26を設置するプローブホルダ23の光ファイバ設置位置を確認するための磁気式位置検出部として磁気ユニット50を備えている。
【００３０】
磁気ユニット50の構成例を図2に示す。図示するように、磁気ユニット50は、磁気ソース51と、磁気センサ52、53と、これらを制御するとともに、磁気ソース51に対する磁気センサ52の位置と角度を算出する位置計測部54とからなる。磁気センサは、図示する構成例では、基準磁気センサ52と可変磁気センサ53とからなるが、可変磁気センサ53のみでもよい。位置計測部54は、制御部14に接続されており、位置計測部54が計測した位置情報は制御部14を介して信号処理部34に渡される。
【００３１】
磁気ソース51は、3軸直交系の磁場を発生する磁場発生コイルからなり、3次元空間内に磁場を発生させるものである。磁気ソース51は、例えば、生体光計測装置が設置される近辺の空間に固定される。
【００３２】
基準磁気センサ52は、磁気ソース51により発生した磁場空間内に設置され、生体光計測を行なう際には、被検体に22に取り付けられたプローブホルダ23に設置される。環境磁場計測を行なう際には、磁場空間内の所定の場所に固定される。
【００３３】
可変磁気センサ53は、スタイラスペンと呼ばれるペン型のセンサであり、磁気ソース51により発生した磁場空間内を自由に動かすことが可能なセンサである。可変磁気センサ53には、ペン先の空間位置を登録する登録ボタン(図示せす)が設置されている。
【００３４】
位置計測部54は、基準磁気センサ52及び可変磁気センサ53からの信号を所定のサンプリング間隔でリアルタイムに受信し、基準磁気センサ52が検出した磁場の方向と角度及び可変磁気センサ53が検出した磁場の方向と角度とを用いて、基準磁気センサ52の位置を原点とする可変磁気センサ53の位置の座標を算出する。即ち、基準磁気センサ52の位置が、可変磁気センサ53の基準位置となる。また位置計測部54は、可変磁気センサ53の登録ボタンが押された時点で、登録ボタンを押した時の可変磁気センサ53の空間位置を読み取り、登録する。具体的には、読み取った可変磁気センサ53の座標値は、制御部14を介して記憶部38に登録される。
【００３５】
制御部14は、CPU(中央演算装置)を備え、上述した光源部10、光計測部12、信号処理部34、表示部36及び参照画像作成部42の動作の制御に加え、磁気ユニット50の動作を制御し、磁気ユニット50を用いた磁場計測の諸機能を実現する。これら諸機能を実現するための制御部14の構成を図3に示す。
【００３６】
図3に示すように、制御部14は、磁場ユニット制御機能を実現するために、環境磁場計測部301、プローブ位置計測部302、基準点計測部303を有している。なお図では、制御部14が行なう一般的な機能、例えば生体光計測やその結果を用いた各種信号処理は省略している。これら機能は、予めプログラムとして記憶部38に格納されており、各プログラムをCPUのメモリにロードし、CPUが実行することにより実現される。磁場ユニット制御機能のうち、プローブ位置計測部302および基準点計測部303が実現する機能は、公知の装置と同様であるが、装置の起動に先立って、それが置かれる環境の磁場計測機能を備えている点が本発明の特徴である。
【００３７】
以下、図4〜図14を用いて、本実施の形態の生体光計測装置が実行する環境の磁場計測について説明する。環境の磁場計測は、特定の冶具を用い、磁気ユニット50を駆動することにより行なわれる。磁場計測冶具は、矩形、半球形、半円形板の組み合わせなど所定の立体形状を有し、立体であって、複数の位置に可変磁気センサ53の先端が係合する凹みや溝が形成された立体が用いられる。図4〜図6に、環境磁場計測に用いられる冶具の実施例を示す。
【００３８】
＜磁場計測冶具の第一実施例＞
図4に示す冶具60は、縦横高さが同一寸法の立方体からなり、平らな面に設置したときに底面となる面を除く5つの面の中心A〜Eに、可変磁気センサ53のペン先を受け入れる凹み601〜605もしくはマークが形成されている。凹みの大きさは、可変磁気センサ53のペン先を当接したときに、それを一時的に固定し、手先のぶれを防止する程度であればよい。マークは、冶具60の色と異なる色が施されている。この冶具60では、一つの凹み、例えば上面となる面の中心E(凹みもしくはマーク605)から他の面の中心A〜Dまでの距離、および対向する面の中心間の距離を磁気ユニット50で計測し、各計測値と現実の距離(既知の冶具の大きさ：立方体であれば一辺の長さ)とを比較することにより、磁場の歪みを計測することができる。
【００３９】
＜磁場計測冶具の第二実施例＞
図5に示す冶具61は、円形の底面に半球をかぶせた形の半球体からなり、円形の底面の内側中心Fに、可変磁気センサ53のペン先を受け入れる凹み611もしくはマークが形成されている。また半球の頂部には、可変磁気センサ53を挿入するための開口612が形成されている。この冶具61では、凹み611もしくはマークが設けられた位置、即ち球体の中心位置Fを基準とし、中心Fから球体表面までの距離を磁気ユニット50で計測し、現実の距離すなわち球体の半径と比較することにより、磁場の歪みを計測することができる。
【００４０】
＜磁場計測冶具の第三実施例＞
図6(a)に示す冶具62は、図5に示す冶具61の変更例で、半球体の一部を4箇所で切り取り、互いに直交する2本の湾曲した帯状体からなる部分半球体621を円形の底面622に固定したものである。この実施形態でも、第二実施例と同様に、円形の底面の内側中心Fに、可変磁気センサ53のペン先を受け入れる凹み624もしくはマークが形成されているが、第二実施例の開口612に代えて、半球体の切取り部分が可変磁気センサ53を挿入するための開口として利用される。また帯状体の幅方向の中心には、その長手方向に沿って可変磁気センサ53のペン先を受け入れる溝623もしくはラインが形成されている。
【００４１】
この冶具62では、球体の中心位置Fを基準とし、中心Fから溝(ライン)までの距離を磁気ユニット50で計測し、現実の距離すなわち球体の半径と比較することにより、磁場の歪みを計測することができる。
【００４２】
＜磁場計測冶具の第四実施例＞
図6(b)に示す冶具63は、図6(a)に示す冶具62の変更例で、2枚の半円形の板631、632を、互いに直交するように組み合わせ、円形の底面633に固定したものである。円形の底面633の中心には、可変磁気センサ53のペン先を受け入れる凹み634もしくはマークが形成され、半円形の板631、632の弧に当る側面には、ペン先を受け入れる溝635もしくはラインが形成されている。磁場の歪みの計測方法は、第三実施例と同様である。
【００４３】
以上、本発明の磁場計測冶具の各実施例を説明したが、本発明の磁場計測冶具は上記実施例に対し、変形を加えたものや形状を異ならせたものなど種々の形態とすることができる。
【００４４】
次にこれら磁場計測冶具を用いた磁場計測方法の実施形態を説明する。なお以下の各実施の形態において、各冶具に設けられた凹みはマークに、溝はラインに、それぞれ置き換え可能である。
【００４５】
＜磁場計測方法の第一実施形態＞
第一実施形態として、図4に示す冶具60を用いた場合の制御部の動作を説明する。図7および図8は、冶具60と磁気ユニット50を用いた位置計測を含む制御部14の動作フローを示す図である。
【００４６】
まず光トポグラフィ装置を起動するに際し、操作者は冶具60と磁気ユニット50を光トポグラフィ装置近傍の所定の位置にセッティングする。冶具60を設置する場所は、被検体の検査部位が置かれる場所とほぼ同じであることが好ましい。例えば、検査部位が被検体の頭部である場合、椅子に腰掛けた被検体の頭部が凡そ位置すると推定される高さとほぼ等しくなる位置に、冶具60の底面を水平にして固定する。
【００４７】
磁気ユニット50は、磁気ソース51および基準磁気センサ52を冶具60の近傍に設置する。この際、磁気ソース51が発生する磁場の3軸と、立方体である冶具60の3軸が一致することが好ましい。
【００４８】
以上のような準備が完了したならば、光トポグラフィ装置を起動する(ステップS701)。これにより、光トポグラフィ装置の各機能を実施させるためのメニュー画面が表示部36に表示される。メニュー画面を通して、位置計測が選択されると、磁気センサプログラムを起動する(ステップS702)。磁気センサプログラムが起動すると、磁気ユニット50の動作が開始し、可変磁気センサで検出された位置の情報がリアルタイムで読み取り可能な状態となる。
【００４９】
また磁気センサプログラムの起動により、磁気センサの動作モードが表示部36に表示される(ステップS703)。表示画面の一例を図9及び図10に示す。図示する例では、磁気センサプログラムが実行する動作モード、即ち、装置が置かれる環境の磁場を計測するモード(磁場計測モード)、可変磁気センサ53が指示する各光ファイバ設置位置を計測するモード(位置計測モード)、被検体の解剖学的基準点の位置を計測するモード(基準点計測モード)を、該当するタブ91〜93を選択することによって、実行できるようになっている。
【００５０】
図9に示す画面では、磁場計測モードのタブ91が選択されており、使用冶具や磁場計測の状況が表示される。表示画面は、座標数値表示部101と参照図表示部102とに分かれており、座標数値表示部101には、可変磁気センサ53の先端の座標値が表示される。本実施の形態では、冶具60上の複数(例えば5つ)の点の位置の登録を順次受け付け、それらの値が順次表示される。座標数値表示部101の表示は、複数の位置を登録する順序を操作者にガイドする役割も果たす。例えば、座標数値表示部101に、冶具60上のA〜Eの5点が上から位置A、B、C、D、Eの順に表示されることにより、操作者は冶具60上の位置(凹み601〜605が設けられた位置)をその順序で計測することができる。
【００５１】
参照図表示部102には、図10に示すように、磁場計測に用いられる冶具60の形状と、冶具60上の特定の点A〜Eが表示されるとともに、各点間の現実の距離が表示される。冶具60は立方体であるので、A−B間の距離とC−D間の距離は立方体の一辺の長さと等しく、上面の中心点Eと、各側面の中心A、B、C、Dとの距離は同一の値である。図示する例では前者として300mm、後者として212mmが表示されている。また後述する磁場計測によって計測された各点の位置から算出した距離(測定値)が、テーブル103として参照図表示部102に表示される。計測が始まるまでは、このテーブルの値はブランクである。
【００５２】
磁場計測モードを選択した後、操作者は座標数値表示部101に表示された点の順序に従い計測を開始する(ステップS704および図8の各ステップ)。まず冶具60の点Aの凹み601に可変磁気センサ53の先端を当接し、登録ボタンを押す。これにより磁気ユニット50は、基準磁気センサ51に対する可変磁気センサ53の相対位置を計測し、その値を制御部14(磁場計測部301)に渡す。磁場計測部301は、点Aの位置を座標基準点として登録する(ステップS801)。座標数値表示部101には、点Aの位置に座標(0,0,0)が表示される。次に操作者が冶具60の点Bの凹み602に可変磁気センサ53の先端を当接し、登録ボタンを押すと、磁気ユニット50が計測した点Bの位置(座標)が磁場計測部301に渡され、点Bの座標は点Aを原点とする相対位置に座標変換され、登録される(ステップS802)。Bの座標は、座標数値表示部101に表示される。以下、点C、D、Eについても順次操作者が位置計測する度に、その位置情報は磁場計測部301に渡され、点Aを原点とする座標が算出され、座標数値表示部101の各点の座標として表示される(ステップS803)。
【００５３】
これらステップと並行して、磁場計測部301は、点Aの登録及び点Bの位置計測が終わった時点で、これらの座標から点Aと点Bとの間の距離を算出し、参照図表示部102のテーブル103に表示する(ステップS804)。次に点C及び点Dの位置計測が終わると、これらの座標から点Cと点Dとの間の距離を算出し、テーブル103に表示する。最後に点Eの位置計測が終わると、点Eと各点A〜Dとの距離をそれぞれ算出し、テーブル103に表示する。
【００５４】
さらに磁場計測部301は、検出された前記複数の点の位置情報を用いて前記冶具の各点間の距離を算出し、算出された距離と各点間の現実の距離との比較結果に基づき、磁場の有無を判定する磁場判定部を備える。具体的には、磁場計測部301は、こうして算出した各点間の距離(計測値)と現実の距離とを比較し(ステップS805)、これらの差が所定の閾値を超える場合には、その旨を表示する(ステップS806、S807)。閾値を超える場合の表示方法は種々の方法を取りうるが、例えば、閾値を超えた場合には、テーブル103の数値やAB、CDなどの表示色を、閾値を超えない場合の表示色と異ならせてもよいし、計測値と現実の値との差や閾値を超えたことを示す欄を設けてもよい。閾値は、計測装置の精度によって異なるが、例えば、計測精度が2mm程度である光トポグラフィ装置であれば、計測精度より若干大きな値(例えば3mm)に設定することが好ましい。
【００５５】
操作者は、このようなテーブル103の表示を見ることで、どの方向に磁場の歪みが発生しているかを確認することができ、磁場の歪みの原因である器具や家具などの除去、光トポグラフィ装置の設置場所の移動など適切な処置を行なうことができる。設置場所を変えた場合には、上記ステップS701〜S704を繰り返す。これら適切な処理を行なった上で、生体光計測のための基準点計測モード及び位置計測モードを起動する(図7：ステップS705、S706)。
【００５６】
基準点計測及び位置計測の動作フローは、従来の光トポグラフィ装置と同様であるので詳細な説明は省略するが、簡単に説明すると以下のようになる。まずプローブを被検体の検査部位に装着し、被検体の頭部(任意の箇所)に基準磁気センサ52を固定するとともに、検査部位の基準点を登録する(ステップS705)。この動作は、図9に示す画面のうち基準点計測モード93のタブを選択することにより表示部36に表示されるGUI(図示省略)を用いて実行される。検査部位の基準点とは、生体光計測において解剖学的に決められた位置であり、具体的には、国際10-20法によるナジオン(鼻根)、右耳の上端部、左耳の上端部である。表示部36には、参照画像作成部42が作成したヒト頭部の画像とともに、これら基準点の位置が、その計測順序がわかるような態様で表示される。操作者は表示部36に表示された画像をガイドとして順次、被検体の該当する基準点の位置に可変磁気センサ53を位置させて登録ボタンを押すことにより、被検体における基準点の位置が計測され、登録される。これら基準点の座標は記憶部38に登録される。
【００５７】
次に、照射用光ファイバおよび検出用光ファイバの先端である光ファイバ固定位置を順次可変磁気センサ53で検出し、登録する(ステップS706)。この動作は、図9に示す画面のうち位置計測モード92のタブを選択することにより表示部36に表示されるGUIを用いて実行される。すなわち、表示部36には、プローブにおける光ファイバ先端の配列が、その位置計測順序がわかるような態様で表示される。操作者は表示部36に表示された画像をガイドとして順次、被検体に装着されたプローブの光ファイバ固定位置に可変磁気センサ53を位置させて登録ボタンを押す。これにより、プローブの光ファイバ固定位置の空間位置が計測され、登録される。これら空間位置の座標は記憶部38に登録される。この空間位置の座標は、先に登録された基準点の位置とともに、光計測の結果であるトポグラフィをヒトの三次元モデルや被検体22の三次元画像(頭表画像や脳表画像)と合成する際に用いられる。
【００５８】
以上の位置計測が完了したならば光計測を行なう(ステップS707)。光計測の手法は、公知の光トポグラフィ装置で採用されている手法と同じである。概略を説明すると、例えば、被検体に対し発語課題、タッピングなどの課題を与えた状態で、光源部10から照射用光ファイバ20を介して被検体の頭部に光を照射するとともに、検出用光ファイバ26から誘導された通過光を光計測部12で検出する。検出用光ファイバ26に誘導される光は、当該検出用光ファイバ先端とそれを囲んで配置された照射用光ファイバとの間の脳表の位置(計測点)からの通過光であり、ロックインアンプ30によって計測点毎のヘモグロビン変化信号に分離される。信号処理部34は、計測点毎のヘモグロビン変化信号(デジタル変換後の信号)を用いて、各計測点を含む脳表領域の分布図すなわち光トポグラフィを作成する。作成された光トポグラフィは、記憶部38に記憶された基準点の位置情報および各計測点の位置情報をもとに、参照画像作成部により作成された被検体22の三次元画像(頭表画像や脳表画像)上に貼り付け、表示部36に表示される。
【００５９】
本実施形態によれば、光計測に先立って、生体光計測装置が置かれる環境について、磁場の歪みを生じる方向と強さを計測することにより、磁場の歪みの原因を取り除いた状態で光計測を行なうことができる。これによりプローブ及び光ファイバ位置の正確な情報を得ることができ、信頼性の高い結果画像を提供することができる。
【００６０】
なお上記実施の形態では、制御部14が、磁場計測冶具の計測距離と現実の距離との差が閾値を超えたか否かを判定し、その結果を磁場計測時の表示画面に表示させることとしたが、単に、各点の距離を数値として表示するのみでもよい。その場合、操作者は参照図表示部102に表示された現実の距離とテーブル103に表示された数値を比較することにより、磁場の歪みの有無を確認することができる。
【００６１】
＜磁場計測方法の第二実施形態＞
次に第二実施形態として、図5に示す冶具61を用いた場合の制御部の動作を、図11の動作フローを参照して説明する。本実施の形態においても、光トポグラフィ装置及び制御部の基本動作は、図7に示す第一実施形態の動作フローと同様であるので、主としてこれらと相違する点を説明する。
【００６２】
まず光トポグラフィ装置の起動に際し、冶具61と磁気ユニット50を光トポグラフィ装置近傍の所定の位置にセッティングすることは第一実施形態と同じである。磁気ソース51および基準磁気センサ52は、冶具61の近傍に設置する。この際、磁気ソース51が発生する磁場の軸は、半球体である冶具61の半径方向と一致することが好ましい。
【００６３】
以上の準備が終了後、光トポグラフィ装置を起動し、磁気センサプログラムを起動させると、磁気センサの各動作モードを選択可能な表示画面が表示部36に表示される。本実施の形態においても、表示画面は、座標数値表示部(図示せず)と、参照図表示部122とからなり、座標数値表示部には、可変磁気センサ53の先端のリアルタイムの位置(座標)が表示される。
【００６４】
参照図表示部122には、図12に示すように、磁場計測に用いられる冶具61の形状と、冶具61の底面の中心が座標基準点Fとして表示されるとともに、点Fから冶具61表面までの距離即ち半球体の半径が表示される。図示する例では、半径300mmが表示されている。また後述する磁場計測により計測された点の位置から算出した距離(計測値)が、枠123内に表示される。測定が始まるまでは、この枠の値はブランクである。
【００６５】
磁場計測モードを開始するに際し、操作者はまず冶具61の底面中心の点Fの凹みに可変磁気センサ53の先端を当接し、登録ボタンを押す。これにより磁気ユニット50は、基準磁気センサ51に対する可変磁気センサ53の相対位置を計測し、その値を制御部14の磁場計測部301に渡す。磁場計測部301は、点Fの位置を座標基準点として登録する(ステップS811)。
【００６６】
次に操作者は、冶具61上の任意の場所を可変磁気センサ53の先端でなぞる。磁気ユニットの位置計測部54は、可変磁気センサ53の位置情報を、所定のサンプリング間隔で取り込み、磁場計測部301に渡す。磁場計測部301は、所定のサンプリング間隔で取り込まれた可変磁気センサ53の座標を、点Fを原点とする相対位置に座標変換した後、座標数値表示部121に表示する(ステップS812)。これと同時に、磁場計測部301は、検出された可変磁気センサ53先端位置から点Fまでの距離を算出し、参照図表示部122の枠123に表示する(ステップS813)。すなわち、枠123に表示される距離は、冶具61表面をなぞる可変磁気センサ53先端の位置の移動に合わせて、リアルタイムで更新される。ここで冶具61表面は半球状であるため、中心Fから表面までの距離(半径)は一定であるが、磁場の歪みがあると、磁場計測部301で算出される距離は一定とはならず、変化する。
【００６７】
磁場判定部の判定結果を音声等で報知する報知部を設けることもできる。具体的には、磁場計測部301は、算出された可変磁気センサ53先端位置から点Fまでの距離と、半球体である冶具61の半径との差を算出し(ステップS814)、差が所定の閾値を超える場合には、音の発生、警告灯の点滅、表示の変化などの報知部を動作させて、操作者に報知する(ステップS815、S816)。操作者は、報知部からの警告が発生されたときの可変磁気センサ53先端位置から、どの方向に磁場の歪みが発生しているかを確認することができ、磁場除去のための適切な処置を行なうことができる。
【００６８】
報知部としては、例えば、枠123に表示される距離の表示色を変化させる、表示画面に警告表示を表示させる等の表示画面を用いることも可能である。また表示画面による警告に加えて或いは代えて、警告ランプや、音源及びスピーカー等の音発生手段を光トポグラフィ装置に設けて、これらを駆動することにより報知するようにしてもよい。光トポグラフィ装置の入出力部40が、音源及びスピーカー等の音発生手段を備えている場合には、それを利用することができる。
【００６９】
以上の環境磁場計測および適切な処置後に、位置計測および生体光計測を行なうことは第一実施形態と同じであり、説明を省略する。
【００７０】
本実施形態によれば、計測順序を気にする必要がなく、単に可変磁気センサ53の先端で冶具61表面をなぞるだけで、磁場の歪みの有無を確認することができる。特に磁場の歪みがあることを音で報知させることにより、より容易な確認が可能となる。これにより第一実施形態と同様に、磁場歪みのない状態で正確な生体光計測を行なうことができる。
【００７１】
＜磁場計測方法の第三実施形態＞
次に第三実施形態として、図6に示す冶具を用いた場合の制御部の動作を説明する。本実施の形態においても、光トポグラフィ装置及び制御部の基本動作は、第一及び第二実施形態と同様であるので、主としてこれらと相違する点を説明する。図13は、冶具62と磁気ユニット50を用いた位置計測を含む制御部14の動作フローを示す図である。
【００７２】
まず、光トポグラフィ装置の起動に際し、冶具62と磁気ユニット50を光トポグラフィ装置近傍の所定の位置にセッティングすることは第一実施形態と同じである。磁気ソース51および基準磁気センサ52は、冶具62の近傍に設置する。この際、磁気ソース51が発生する磁場の軸は、2つの帯の一方の長手方向と一致することが好ましい。
【００７３】
以上の準備が終了後、光トポグラフィ装置を起動し、磁気センサプログラムを起動させる。これにより磁気センサの各動作モードを選択可能な表示画面が表示部36に表示される。
【００７４】
表示画面の座標数値表示部には、可変磁気センサ53の先端の座標値が表示される。参照図表示部142には、図14に示すように、磁場計測に用いられる冶具62の形状と、冶具62の底面の中心が点Fとして表示されるとともに、点Fから冶具62の一方の帯までの距離即ち半球体の半径が表示される。図示する例では、半径300mmが表示されている。また後述する磁場測定により測定された点の位置から算出した距離(測定値)が、枠143内に表示される。測定が始まるまでは、この枠の値はブランクである。
【００７５】
磁場計測モードを開始するに際し、操作者はまず冶具62の底面の中心点Fの凹みに可変磁気センサ53の先端を当接し、登録ボタンを押す。これにより磁気ユニット50は、基準磁気センサ51に対する可変磁気センサ53の相対位置を計測し、その値を制御部14の磁場計測部301に渡す。磁場計測部301は、点Fの位置を座標基準点として登録する(ステップS821)。
【００７６】
次に操作者は、冶具62の帯に形成された溝を、一端Aから他端Bまで可変磁気センサ53の先端でなぞる。磁気ユニットの位置計測部54は、可変磁気センサ53の位置情報を、所定のサンプリング間隔で取り込み、磁場計測部301に渡す。磁場計測部301は、所定のサンプリング間隔で取り込まれた可変磁気センサ53の座標を、点Fを原点とする相対位置に座標変換した後、座標数値表示部121に表示する(ステップS822)。これと同時に、磁場計測部301は、検出された可変磁気センサ53先端位置から点Fまでの距離を算出し、参照図表示部142の枠143に表示する(ステップS823)。すなわち、枠143に表示される距離は、冶具62上の溝をなぞる可変磁気センサ53先端の位置の移動に合わせて、リアルタイムで更新される。ここで冶具62の溝は半円状であるため、中心Fから表面までの距離(半径)は一定であるが、磁場の歪みがあると、磁場計測部301で算出される距離は一定とはならず、変化する。
【００７７】
磁場計測部301は、算出された可変磁気センサ53先端位置から点Fまでの距離と、半円弧である溝の半径との差を算出し(ステップS824)、差が所定の閾値を超える場合には、第二実施形態と同様に、音の発生、警告灯の点滅、表示の変化などの報知部を動作させて、操作者に報知する(ステップS825、S826)。操作者は、報知部からの警告が発生されたときの可変磁気センサ53先端位置から、どの方向に磁場の歪みが発生しているかを確認することができ、磁場除去のための適切な処置を行なうことができる。冶具62の他方の帯についても、同様の処理(ステップS822〜S826)を行ない、磁場の歪みが発生している方向を検出する。
【００７８】
なお図には示していないが、可変磁気センサ53により帯を走査する際に、帯の一端および他端の座標をそれぞれ登録ボタンにより登録しておき、帯の一端から他端までの操作が終わった時点で、登録した座標から一端と他端との距離を算出し、算出された距離或いは当該算出距離と現実の距離すなわち半円の直径(ここでは600mm)との差を参照図表示部142に表示させるようにしてもよい。この場合には、第一実施形態と同様に、算出距離と現実の距離との差が所定の閾値を超える場合には、その旨を表示するようにすることができる。
【００７９】
本実施形態は、第二実施形態に比べ、検知できる磁場の歪みの方向は制限されるが、冶具の構成を簡略にすることができ、また溝が形成されているため、可変磁気センサ53による冶具62表面の走査を容易に且つ再現性よく行なうことができる。なお検知できる磁場方向の制限は、例えば、冶具62の載置面上で配置角度を変えて再計測することにより軽減することができる。
【００８０】
本実施形態は、図6(a)に示す冶具62の2つの帯状体に形成された溝を、図6(b)に示す冶具63の半円板の円弧に形成された溝と置き換えれば、冶具63を用いた磁場計測にも全く同様に適用することが可能である。
【００８１】
以上、磁場計測の第一〜第三の実施形態として、異なる冶具を用いた場合の動作フローを説明したが、磁気計測プログラムにおいて、これら各実施の形態を選択可能にすることもできる。その場合には、例えば、磁気計測プログラムにおいて冶具選択フローを追加し、選択された冶具を用いた磁場計測モードを実行するようにすればよい。
【００８２】
また以上の実施の形態では、磁場ユニットとして磁場ソースと2つの磁場センサを有するものを用い、また磁場センサで検出した位置の座標の算出を磁場ユニット50の位置計測部54が行なうものとして説明したが、磁場ユニット50の位置計測部54は、生体光計測装置の制御部14が兼ねることも可能である。また磁場ユニットとして磁場ソースと一つの可変磁場センサとから構成されるものを用いることも可能である。その場合には、可変磁場センサで検出した一つの位置を基準位置として登録し、それに対する相対位置が位置計測部で求められる。
【００８３】
さらに、以上の実施の形態では、本発明を生体光計測装置、具体的には光トポグラフィ装置に適用した実施の形態を説明したが、生体情報を計測する器具とその器具の実空間位置を磁気的に検出する位置検出装置とを備え、器具の実空間位置を利用して、器具で計測した生体情報と実空間に置かれた被検体画像とを合成する機能或いは器具で計測した部位の画像を表示させる機能を持つ装置であれば、全て適用することが可能である。
【００８４】
そのような装置として、具体的には、特開2005−296436号公報や特許第3871747号公報に開示された超音波診断装置、CT装置を利用した手術ナビゲーションシステムなどが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明によれば、磁気式位置検出装置を利用した検査装置において、正確な位置情報に基づく検査結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
10  光源部、12  光計測部、14  制御部、20、26  光ファイバ、36  表示部、38  記憶部、50  磁気ユニット、51  磁気ソース、52  基準磁気センサ、53  可変磁気センサ、60〜62  磁場計測用冶具、301  磁場計測部、302  位置計測部、303  基準点計測部
【図１】
2011052402.tif 000003
【図２】
2011052402.tif 000004
【図３】
2011052402.tif 000005
【図４】
2011052402.tif 000006
【図５】
2011052402.tif 000007
【図６】
2011052402.tif 000008
【図７】
2011052402.tif 000009
【図８】
2011052402.tif 000010
【図９】
2011052402.tif 000011
【図１０】
2011052402.tif 000012
【図１１】
2011052402.tif 000013
【図１２】
2011052402.tif 000014
【図１３】
2011052402.tif 000015
【図１４】
2011052402.tif 000016
【国際調査報告】
2011052402.tif 000017
2011052402.tif 000018
2011052402.tif 000019
2011052402.tif 000020